机械产品向高速、高效、精密、轻量化和自动化方向发展，产品结构日趋复杂，对工作性能的要求越来越高。为使这些产品安全可靠地工作，其结构系统必须具有良好的静、动态特性。我们期望在设计阶段就能了解未来产品的各种静、动态性能，并根据要求对结构进行优化改进，避免产品样机的反复试制、测试及改进过程。为此，本文以结构动态设计为主要研究路线，寻求结构参数的最佳组合，使产品动、静态特性在设计阶段就能最佳化。本文分为上下两篇。 上篇以机床为研究对象，对结构动态设计的原理、方法进行研究，并以数控弧齿铣齿机Y603B为例进行了结构动态设计，主要研究内容如下： 1.综述了机械产品结构动态设计及动态试验相关技术的发展状况，阐述课题提出的目的和意义，明确本文研究的主要内容； 2.阐述机械结构的变量化设计技术，研究基于有限元方法的结构变量化动态设计原理、内容。通过基于元结构和框架结构优化的方法，成功地对数控机床床身和立柱等大件结构进行变量化静、动态优化设计，证明变量化优化结构参数的可行性和高效性； 3.基于决定机床动态特性的基本参数，提出力封闭环长度最短、环节最少等十条机床结构动态设计的基本原则，对指导机床结构设计具有实用价值； 4.对数控弧齿铣齿机Y603B运用试验分析与有限元建模分析相结合的方法进行结构动态设计研究，综合应用结构变量化动态设计方法与机床结构动态设计原则，对其进行动态设计。 下篇以敞车为研究对象，对车辆的轻量化动态设计、动力学响应分析与疲劳寿命分析做了相应的研究，主要研究内容为： 1.对轻量化动态设计方法进行研究，以敞车为研究对象，通过试验模态分析，得出结构的动力学参数，应用有限元分析软件对该敝车进行建模，在与试验结论参数对比确定模型合理后，进行强度与动态特性分析，在保持强度不降低的情况下，应用动态设计方法对其进行轻量化设计，使车体重量降低1.2吨； 2.建立车辆-轨道动力学模型，研究车辆在轨道运行时的动力学响应，并基于载荷谱应用有限元方法对集装箱专用平车进行动力学响应分析； 3.基于动力学响应，研究车辆的疲劳寿命的计算方法：应用实测的载荷谱计算敞车结构的动应力，根据动应力估算车体及其部件疲劳寿命，探索应用有限元法计算载荷谱激励下结构的应力状态及其预测疲劳寿命的方法。